The growth of anthropogenic actions, especially industrial development and
urbanization, has increased the release of heavy metals in the environment, including
hexavalent chromium, Cr (VI), requiring, as a matter of urgency, new processes for
pollutants removal, among which are the adsorption processes, which are the focus of this
work. Biosorption is an efficient, economical, high selectivity and low energy
consumption technique. The main objective of this work was the production of a
biosorbent from the crop residues of Cocos nucifera, enhancing it with superparamagnetic
properties, as a viable technical and economical alternative, able to adsorb hexavalent
chromium ions, Cr (VI), applicable to the treatment of industrial wastewater, expanding
pollution control strategies and minimizing environmental impacts. Thus, low
concentration coprecipitation routes for the synthesis of nanoparticle (NPs) were
proposed, conveying magnetic property to the Cocos nucifera biomass. During the
biosorption of hexavalent chromium ions, Cr (VI), the saturation conditions (equilibrium)
and the kinetic parameters were evaluated to determine the maximum removal capacity
and equilibrium time for the biosorption, besides the optimum conditions for pH, initial
concentration, biosorbent content, particle size (grain size), stirring velocity and
temperature, providing the fitting of equilibrium models and kinetic constants
determination. The biosorbents were characterized by scanning electron microscopy
techniques with dispersive energy spectroscopy (SEM/EDS), Fourier transform infrared
spectrometry (FT-IR), X-ray diffraction (EDX), X-ray fluorescence with dispersive
energy (FR-X/WD), thermogravimetric analysis (TGA), magnetization measurements,
zero load point analysis (pCZ), and specific surface analysis through the Brunauer,
Emmet and Teller (BET) method. The leachate effluent obtained in the production of the
magnetized fibers was characterized through the parameters biochemical oxygen demand
(BOD), chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and pH. The
characterization of biosorbents and the determination of kinetic and equilibrium
parameters provided the main mechanisms of the biosorption process, giving arise to a
possible application on an industrial scale, helping to solve serious environmental
problems. / O crescimento das atividades antrópicas, sobretudo o desenvolvimento industrial e o
crescimento das cidades têm como consequência o aumento do descarte de metais
pesados no ambiente com destaque para o cromo hexavalente, Cr(VI), demandando,
urgentemente, novos processos para remoção destes poluentes, dentre os quais os
processos adsortivos, que são o foco do presente trabalho. A biossorção tem se destacado
como uma técnica eficaz, econômica, de alta seletividade e baixo consumo energético. O
objetivo principal desse trabalho é a produção de um biossorvente a partir de rejeitos
agrícolas de fibra de Cocos nucifera com propriedades superparamagnética, capaz de
adsorver íons de cromo hexavalente, Cr(VI), facilmente aplicável as indústrias, como uma
alternativa técnica e econômica viável, ampliando as estratégias de controle de poluentes
e minimizando os impactos ambientais. Com essa finalidade foram propostas rotas de
síntese de coprecipitação de nanoparticulas (NPs) de magnetita, em baixas concentrações,
promovendo propriedade magnética à biomassa das fibras do Cocos nucifera. No
processo de biossorção dos íons cromo hexavalente, Cr(VI), foram avaliadas as condições
de saturação (equilíbrio) e os parâmetros cinéticos para determinar a capacidade máxima
de remoção e o tempo de equilíbrio da biossorção, além das condições ótimas de pH,
concentração inicial e carga dos biossorventes, tamanho das partículas (granulometria),
velocidade de agitação e temperatura, definindo os modelos de equilíbrio e as constantes
cinéticas. Os biossorventes foram caracterizados pelas técnicas de microscopia eletrônica
de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectrometria de
infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difratometria de raios-X (EDX),
fluorescência de raios-X por energia dispersiva (FR-X/WD), análise termogravimétrica
(TGA), medidas de magnetização, análise do ponto de carga zero (pCZ) e análise
superficial especifica pelo método de Brunauer, Emmet e Teller (B.E.T). O lixiviado,
efluente obtido na produção das fibras magnetizadas, foi caracterizado pelas
determinações da demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de
oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e pH. Como resultado da caracterização
dos biossorventes e dos cálculos dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio, foi possível
sugerir os principais mecanismos do processo de biossorção, facilitando uma possível
aplicação em escala industrial, remediando sérios problemas ambientais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/3265 |
| Date | 25 May 2017 |
| Creators | Costa, Antonio Wilson Macedo de Carvalho |
| Contributors | Souza, Roberto Rodrigues de |
| Publisher | Universidade Federal de Sergipe, Pós-Graduação em Biotecnologia, UFS, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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